KR100394875B1 - Integrated three-dimensional solenoid inductor and fabrication method thereof - Google Patents
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Abstract
집적 3차원 솔레노이드 인덕터는 기판(11), 상기 기판(11) 위에 형성되어 기판(11) 및 다른 디바이스들과 인덕터 간의 전기적 절연을 위한 절연층(12), 상기 절연층(12) 위에 형성되고 외부의 다른 회로와 전기적으로 접속되는 한 쌍의 접속도전선(13), 상기 접속도전선(13)의 일측에 전기적으로 접속된 제1연결도전선(14) 및 상기 제1연결도전선(14)과 전기적으로 접속된 하부도전선(15)으로 구성된 하부 브릿지 구조(18), 및 상기 하부도전선(15)과 전기적으로 접속된 제2연결도전선(16) 및 상기 제2연결도전선(16)과 전기적으로 접속된 상부도전선(17)으로 구성된 상부 브릿지 구조(19)를 포함하여 이루어지고, 상기 하부 및 상부 브릿지 구조(18, 19)가 상기 제1 및 제2연결도전선(14, 16)에 의해 구조적으로 지지되는 것을 특징으로 한다.An integrated three-dimensional solenoid inductor is formed on the substrate 11, the substrate 11 to form an insulating layer 12 for electrical insulation between the substrate 11 and other devices and the inductor, and formed on the insulating layer 12 and externally. A pair of connection conductors 13 electrically connected to other circuits of the circuit, a first connection conductor 14 electrically connected to one side of the connection conductors 13, and the first connection conductors 14 A lower bridge structure 18 composed of a lower conductive line 15 electrically connected to the lower bridge structure 18, and a second connecting conductive line 16 and the second connecting conductive line 16 electrically connected to the lower conductive line 15. And an upper bridge structure 19 composed of an upper conductive line 17 electrically connected to the upper and lower conductive lines 17, wherein the lower and upper bridge structures 18 and 19 are connected to the first and second connection conductors 14, 16) is structurally supported.
Description
본 발명은 솔레노이드 인덕터에 관한 것으로, 특히 3차원 초미세전기기계시스템(MEMS; Microelectromechanical system)의 마이크로머시닝(micromachining) 박막 공정을 이용하여, 3차원 입체 구조를 갖는 집적 3차원 솔레노이드 인덕터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solenoid inductor, and more particularly, to an integrated three-dimensional solenoid inductor having a three-dimensional structure by using a micromachining thin film process of a three-dimensional microelectromechanical system (MEMS). It is about.
인덕터는 저항 및 콘덴서와 더불어 핵심 수동소자 중의 하나이며, 전기에너지와 자기에너지를 서로 교환해 줄 수 있기 때문에 변압기, 자기 디스크의 읽기/쓰기용 헤드, 스피커/마이크 등에 널리 사용되고 있다. 이러한 일반적으로 사용되고 있는 대부분의 오프-칩(off-chip) 인덕터의 경우 솔레노이드 형태를 취하고 있으며, 이러한 솔레노이드 인덕터는 막대 형태의 코어에 전선을 감아서 쉽게 만들 수 있어서 제조가 간단하고 큰 인덕턴스를 얻기 쉬우며 전기적으로 해석이 쉽다는 잇점이 있다.Inductors, along with resistors and capacitors, are one of the key passive components and are widely used in transformers, magnetic disk read / write heads, and speakers / microphones because they can exchange electrical and magnetic energy. Most of these commonly used off-chip inductors take the form of solenoids. These solenoid inductors can be easily made by winding wires around the core of a rod, making them simple and easy to obtain large inductances. It is easy to interpret electrically.
RF(Radio Frequency) 대역 및 밀리미터파(millimeter-wave) 대역을 사용하는 차세대 무선통신시스템이 급속히 증가함에 따라 집적인덕터의 필요성이 증가되고 있다. 이러한 집적 인덕터는 공진기(resonator), LNA(Low Noise Amplifier), 믹서(mixer), VCO(Voltage-Controled Oscillator), 필터(filter), RF 쵸크(choke) 등에 응용될 수 있다. 초미세전기기계시스템(MEMS) 기술을 이용한 집적 인덕터의 장점으로는 크기 및 무게가 작고, 노이즈 및 전력소비가 적다는 점을 들 수 있다. 또한 제작 공정이 일반 집적 회로 공정과 유사하게 저온 공정이 가능하여 비용이 적게 든다는 잇점이 있다. 현재 집적인덕터는 집적화를 통해 약 1/5 낮은 Q값을 가지지만 공정 개선 등을 통해 Q값을 올릴 수 있을 것이다.As the next generation of wireless communication systems using the RF (Radio Frequency) band and the millimeter-wave band are rapidly increasing, the necessity of an integrated duct is increasing. The integrated inductor may be applied to a resonator, a low noise amplifier (LNA), a mixer, a voltage-controlled oscillator (VCO), a filter, an RF choke, and the like. The advantages of integrated inductors using MEMS technology include small size and weight, and low noise and power consumption. In addition, the manufacturing process is low cost because it can be a low temperature process similar to the general integrated circuit process. At present, the integrated duct has a Q value that is about 1/5 lower through integration, but the Q can be improved through process improvement.
종래의 집적회로 제조 방법을 이용하여 인덕터를 실리콘 기판 위에 구현하려는 노력은 많이 시도되었지만, 실리콘 기판의 도전성으로 인한 전자파의 손실이 크고, 금속선의 저항과 기판과의 기생 성분의 영향으로 큰 인덕턴스를 가지면서 성능이 우수한 인덕터를 구현하기란 쉬운 일이 아니었다. 모든 전기/자기 소자를 축소 또는 집적하려는 추세에 맞추어 집적 인덕터에 있어서는 솔레노이드 형태가 아닌, 미앤더(meander) 또는 스피랄(spiral) 형태의 평면 인덕터(planar inductor)가 주종을 이루고 있다. 왜냐하면, 평면 기술의 반복인 현재의 집적 회로 기술로는 솔레노이드 인덕터와 같은 3차원 구조를 모놀리식 방식으로 집적하기가 매우 어렵기 때문이다.Many efforts have been made to implement an inductor on a silicon substrate using a conventional integrated circuit fabrication method, but the loss of electromagnetic waves due to the conductivity of the silicon substrate is large, and the inductance is large due to the influence of the resistance of the metal wire and the parasitic component with the substrate. At the same time, implementing a high performance inductor was not an easy task. In the trend of shrinking or integrating all electric / magnetic devices, a planar inductor of meander or spiral type, which is not solenoid type, is mainly used in an integrated inductor. This is because it is very difficult to integrate a three-dimensional structure such as a solenoid inductor in a monolithic manner with current integrated circuit technology, which is a repetition of planar technology.
1995년 12월 26일자로 에스. 디. 챤들러(S. D. Chandler) 등에게 허여된 미합중국 특허 제5,478,773호, 1996년 8월 13일자로 아이. 에이. 쿨리아스(I. A. Koullias) 등에게 허여된 미합중국 특허 제5,545,916호, 및 1997년 6월 3일자로 케이. 비. 에쉬비(K. B. Ashby) 등에게 허여된 미합중국 특허 제5,635,892 호에는 솔레노이드형 인덕터에 비해서 전기적인 특성이 현저하게 떨어지는 평면 인덕터를 제조하는 방법이 개시된 바 있다.S on December 26, 1995. D. United States Patent No. 5,478,773 to S. D. Chandler et al., Dated August 13, 1996. a. U. S. Patent No. 5,545, 916 to I. A. Koullias et al., And K on June 3, 1997. ratio. US Patent No. 5,635,892 to K. B. Ashby et al. Discloses a method for manufacturing a planar inductor with significantly lower electrical characteristics than a solenoid inductor.
1997년 8월 12일자로 엠. 지. 알렌 (M. G. Allen) 등에게 허여된 미합중국특허 제 5,655,665 호에는 도전선과 코어를 각각 미앤더의 형태로 서로 교차하도록 제조하여 토로이달-미앤더(toroidal-meander) 형태의 인덕터를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법은 자성 코어를 반드시 사용해야 하므로 기가헤르쯔(GHz) 대역의 고주파용 인덕터로는 사용할 수 없다는 제약이 있다.As of August 12, 1997. G. US Patent No. 5,655,665 issued to MG Allen et al. Discloses a method for manufacturing a toroidal-meander type inductor by manufacturing a conductive wire and a core to cross each other in the form of a meander. have. This method has a limitation in that it cannot be used as a high frequency inductor in the gigahertz (GHz) band because a magnetic core must be used.
따라서, 좀더 쉽고 간단한 모놀리식 제조 방법으로 3차원 구조를 가지는 솔레노이드 인덕터를 집적하여 우수한 전기적 성능을 얻고자 하는 요구가 대두되고 있다.Therefore, there is a demand for obtaining an excellent electrical performance by integrating a solenoid inductor having a three-dimensional structure by an easier and simpler monolithic manufacturing method.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 이중 희생층을 사용하여 솔레노이드 인덕터를 기판과 에어층을 두어 분리함으로써 전기적 성능이 우수한 집적 3차원 솔레노이드 인덕터를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, an object of the present invention is to provide an integrated three-dimensional solenoid inductor having excellent electrical performance by separating the solenoid inductor by separating the substrate and the air layer using a double sacrificial layer. To provide.
본 발명의 다른 목적은 상기 집적 3차원 솔레노이드 인덕터의 구조를 3차원 초미세전기기계시스템(MEMS)의 마이크로머시닝 박막 공정을 이용하여 간단하게 제조하는 것이다.It is another object of the present invention to simply manufacture the structure of the integrated three-dimensional solenoid inductor using a micromachining thin film process of a three-dimensional ultra-microelectromechanical system (MEMS).
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 집적 3차원 솔레노이드 인덕터는 접속도전선, 제1연결도전선 및 하부도전선으로 이루어진 하부 브릿지 구조와, 제2연결도전선 및 상부도전선으로 이루어진 상부 브릿지 구조를 포함하여 구성된다.In order to achieve the above object of the present invention, an integrated three-dimensional solenoid inductor according to the present invention includes a lower bridge structure consisting of a connection conductor, a first connection conductor and a lower conductor, and a second connection conductor and an upper conductor. It is configured to include an upper bridge structure.
도 1은 본 발명에 따른 집적 3차원 솔레노이드 인덕터의 측면 사시도.1 is a side perspective view of an integrated three-dimensional solenoid inductor in accordance with the present invention.
도 2은 본 발명에 따른 집적 3차원 솔레노이드 인덕터의 평면도.2 is a plan view of an integrated three-dimensional solenoid inductor according to the present invention.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명에 따른 집적 3차원 솔레노이드 인덕터의 제작 공정도.3A to 3F are manufacturing process diagrams of an integrated three-dimensional solenoid inductor according to the present invention.
도 4은 본 발명에 따른 집적 3차원 솔레노이드 인덕터의 지지구조의 측면 사시도.4 is a side perspective view of a supporting structure of an integrated three-dimensional solenoid inductor according to the present invention.
도 5a, 5b는 본 발명에 따른 집적 3차원 솔레노이드 인덕터의 연결 구조를 나타내는 평면도.5A and 5B are plan views illustrating a connection structure of an integrated three-dimensional solenoid inductor according to the present invention.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 집적 3차원 인덕터의 응용 구조들의 평면도.6-8 are plan views of application structures of an integrated three-dimensional inductor according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 집적 3차원 솔레노이드 인덕터 11 : 기판10 integrated 3D solenoid inductor 11 substrate
12 : 절연층 13 : 접속도전선12 Insulation layer 13 Connection wire
14 : 제1연결도전선 15 : 하부도전선14: first connection wire 15: lower conductive wire
16 : 제2연결도전선 17 : 상부도전선16: second connection conductor 17: upper conductor
18 : 하부 브릿지 구조 19 : 상부 브릿지 구조18: lower bridge structure 19: upper bridge structure
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 집적 3차원 솔레노이드 인덕터의 구조를 상세하게 설명한다.Hereinafter, a structure of an integrated three-dimensional solenoid inductor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 집적 3차원 솔레노이드 인덕터의 측면 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 집적 3차원 솔레노이드 인덕터의 평면도이다.1 is a side perspective view of an integrated three-dimensional solenoid inductor according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view of an integrated three-dimensional solenoid inductor according to the present invention.
도시하는 바와 같이, 본 발명에 따른 집적 3차원 솔레노이드 인덕터(10)는 접속도전선(13), 제1연결도전선(14), 하부도전선(15), 제2연결도전선(16), 상부도전선(17), 및 제 1에어갭(21)과 제 2에어갭(22)을 포함한다.As shown, the integrated three-dimensional solenoid inductor 10 according to the present invention is connected to the connection conductor 13, the first connection conductor 14, the lower conductor 15, the second connection conductor 16, The upper conductive line 17 includes a first air gap 21 and a second air gap 22.
상기 접속도전선(13)은 집적 솔레노이드 인덕터를 다른 회로에 연결시키기 위한 도전선이다. 제1연결도전선(14)은 솔레노이드 인덕터의 하부에 위치하여 인덕터를 지지하는 동시에 기판으로부터 일정한 거리(d1)를 갖는 부양된 형태의 하부도전선을 형성할 수 있게 한다. 이 일정한 거리(d1)만큼의 제 1 에어갭(21)이 기판위의 산화막과 하부 도전선(15) 사이에 위치하게 된다. 또한, 접속도전선(13)과 하부도전선(15)을 전기적으로 연결시키는 역할을 한다.The connection conductor 13 is a conductive line for connecting the integrated solenoid inductor to another circuit. The first connection conductor 14 is positioned below the solenoid inductor to support the inductor and to form a floated lower conductive line having a constant distance d1 from the substrate. The first air gap 21 by this constant distance d1 is positioned between the oxide film on the substrate and the lower conductive line 15. In addition, it serves to electrically connect the connection conductive line 13 and the lower conductive line 15.
본 발명의 집적 3차원 솔레노이드 구조는 상기 하부도전선(15), 상부도전선(17) 및 하부도전선(15)와 상부도전선(17) 사이를 전기적으로 연결하는 제2연결도전선(16)으로 구성된 브릿지(bridge) 구조이다. 상기 제 1 및 제 2에어갭으로 기판과 각 도전선 간의 전기적 절연을 수행하는 것과 상기 제 1 및 제 2 연결도전선(14,16)에 의해 구조적으로 지지되는 것을 특징으로 하는 구조이다.The integrated three-dimensional solenoid structure of the present invention includes the lower conductive line 15, the upper conductive line 17, and the second connection conductive line 16 electrically connecting the lower conductive line 15 and the upper conductive line 17. It is a bridge structure composed of). The first and second air gaps are electrically insulated between the substrate and each conductive line, and are structurally supported by the first and second connection conductors 14 and 16.
한편, 본 발명에 따른 집적 3차원 솔레노이드 인덕터를 제조하기 위한 공정 단면도가 도 3a 내지 도 3f에 도시되어 있다. 참고로, 도 3a 내지 도 3f는 도 1에 도시된 솔레노이드 인덕터의 권선 하나의 단면을 나타낸다.Meanwhile, a cross-sectional view of a process for manufacturing an integrated three-dimensional solenoid inductor according to the present invention is shown in FIGS. 3A to 3F. For reference, FIGS. 3A to 3F show cross sections of one winding of the solenoid inductor shown in FIG. 1.
도 3a를 참조하면, 본 발명에 따른 집적 3차원 솔레노이드 인덕터의 제조 방법은, 먼저, 기판 및 다른 디바이스와 집적 3차원 솔레노이드 인덕터(10)와의 전기적 절연을 위하여 SiNx를 LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)을 사용하여 증착한다. 이어서, 구리 등의 금속을 스퍼터링(sputtering)법으로 절연층(12) 상부에 증착하여 도전층을 형성한 후 금속식각방법으로 패터닝하여 접속도전선(13)을 형성한다.Referring to FIG. 3A, in the method of manufacturing an integrated three-dimensional solenoid inductor according to the present invention, first, a SiNx is formed by LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) to electrically insulate a substrate and another device from the integrated three-dimensional solenoid inductor 10. Is deposited using. Subsequently, a metal such as copper is deposited on the insulating layer 12 by sputtering to form a conductive layer, and then patterned by metal etching to form a connection conductive line 13.
다음으로, 다결정 실리콘(poly-Si)이나 폴리머(polymer) 등을 저압기상증착법(LPCVD; Low Pressure Chemical Vapor Deposition)이나 스핀코팅(spin coating)법에 의해 증착하여 평활한 상부 표면을 갖는 제1희생층(31)을 형성한다.Next, a first sacrificial layer having a smooth upper surface by depositing polycrystalline silicon (poly-Si) or a polymer (polymer) or the like by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) or spin coating (spin coating) Layer 31 is formed.
그 후, 상기 제1희생층(31)을 패터닝하여 상기 제1연결도전선(14)을 형성할 목적으로, 후술하는 제1하드마스크(32)를 형성하기 위해 산화물(SiO2)를 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)법을 사용하여 증착한다.After that, the oxide (SiO 2 ) is formed by PECVD to form the first hard mask 32, which will be described later, in order to form the first connection conductive line 14 by patterning the first sacrificial layer 31. It is deposited using the Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition method.
계속해서, 도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 제1연결도전선(14)이 형성될 위치가 노출되도록 상기 제1하드마스크(32)와 상기 희생층(31)을 차례로 에칭(etching)하여 한 쌍의 비아홀(via hole)(33)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 3B, the first hard mask 32 and the sacrificial layer 31 are sequentially etched to expose the position where the first connection wire 14 is to be formed. A pair of via holes 33 are formed.
다음으로, 도 3c에 도시한 바와 같이, 구리나 니켈 등의 금속으로 이루어진 도전층(34)이 상기 비아홀(33)을 포함한 상기 제1하드마스크(32)의 상부에 스퍼터링으로 증착되는데, 여기에서 상기 비어홀(33) 내부에 금속으로 만들어진 제1연결전도층(14)이 채워지면서 상기 하부전도층(15)이 상기 접속도전선(13)과 전기적으로 연결된다.Next, as shown in FIG. 3C, a conductive layer 34 made of metal such as copper or nickel is deposited by sputtering on top of the first hard mask 32 including the via hole 33. The lower conductive layer 15 is electrically connected to the connection conductive line 13 while the first connection conductive layer 14 made of metal is filled in the via hole 33.
다음으로, 도 3d에 도시한 바와 같이, 전기적 단속을 위해 상기 도전층(34)의 일부와 상기 제1하드마스크(32)의 일부를 에칭하여 상기 하부도전선(15) 및 제1연결도전선(14)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 3D, a portion of the conductive layer 34 and a portion of the first hard mask 32 are etched to electrically control the lower conductive line 15 and the first connection conductive line. (14) is formed.
그 후, 후술하는 상부 브릿지 구조(19)를 형성하기 위해서 다결정 실리콘(poly-Si)이나 폴리머(polymer) 등의 물질로 구성되고, 평활한 상부 표면을 갖는 제2희생층(35)이 저압기상증착법이나 스핀코팅을 사용하여 증착되며, 그 위에 제2하드마스크(36)가 PECVD법을 사용하여 증착된다.Thereafter, in order to form the upper bridge structure 19 to be described later, the second sacrificial layer 35 made of a material such as polycrystalline silicon (poly-Si) or a polymer and having a smooth upper surface is formed in a low pressure gas phase. Deposition is carried out using a deposition method or spin coating, on which a second hard mask 36 is deposited using PECVD.
계속해서, 상기 제2하드마스크(36)와 제2희생층(35)을 차례로 에칭하여 제2연결도전선(16)을 형성하기 위한 제2비아홀(37)을 형성한다.Subsequently, the second hard mask 36 and the second sacrificial layer 35 are sequentially etched to form a second via hole 37 for forming the second connection conductive line 16.
계속해서 도 3e를 참조하면, 상술한 하부 브릿지 구조와 동일한 방법으로 상부 브릿지 구조를 형성하기 위해서 구리 등의 금속을 상기 제2비아홀(37)을 포함하는 제2하드마스크(36) 상에 스퍼터링으로 증착한 후, 상기의 상부도전선(17)과 제2연결도전선(16)을 형성하기 위해서 금속층과 제2하드마스크(36)을 식각공정에 의하여 패터닝한다.3E, a metal such as copper may be sputtered onto the second hard mask 36 including the second via hole 37 to form the upper bridge structure in the same manner as the lower bridge structure described above. After the deposition, the metal layer and the second hard mask 36 are patterned by an etching process to form the upper conductive line 17 and the second connection conductive line 16.
마지막으로, 도 3f를 참조하면, 상기 제1희생층(31)과 제2희생층(35)을 식각공정에 의해 제거하여 제 1에어갭(21)과 제 2에어갭(22)을 형성하게 되어 집적 3차원 솔레노이드 인덕터가 제조된다.3F, the first sacrificial layer 31 and the second sacrificial layer 35 are removed by an etching process to form the first air gap 21 and the second air gap 22. Thus, an integrated three-dimensional solenoid inductor is manufactured.
상기 공정으로 제조된 본 발명에 따른 집적 3차원 솔레노이드 인덕터는 기판(11)과 상부 브릿지 구조(19) 사이에 에어갭(air gap)이 형성되는 공심형 구조를 취함으로써 기생 캐패시턴스를 줄여 우수한 전기적 성능을 발휘하게 된다.The integrated three-dimensional solenoid inductor according to the present invention manufactured by the above process has a concentric structure in which an air gap is formed between the substrate 11 and the upper bridge structure 19, thereby reducing parasitic capacitance and excellent electrical performance. Will be used.
한편, 상기 본 발명에 따른 솔레노이드 인덕터의 권선은 그 길이가 길어질 경우 휨이 발생할 수 있는데, 도 4와 같은 방법으로 SiO2, SiNx 등과 같은 산화물로지지구조(41)를 형성하여 이를 보안할 수 있다.On the other hand, the winding of the solenoid inductor according to the present invention may be warped when the length is long, it can be secured by forming a support structure 41 of the oxide such as SiO 2 , SiNx in the same manner as in FIG. .
이하, 도 5a 내지 5b를 참조하여 상기 지지구조(41)가 형성된 집적 3차원 솔레노이드 인덕터의 구조의 제조 방법에 대하여 자세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a structure of an integrated three-dimensional solenoid inductor having the support structure 41 will be described in detail with reference to FIGS. 5A to 5B.
도 5a를 참조하면, 상기의 도 3a와 마찬가지로, 절연층(12)을 증착한 후 구리 등의 금속으로 이루어진 접속도전선(13)을 스퍼터링으로 증착하고 금속식각방법으로 형성한다. 다음으로, 상기 제1희생층(31)과 상기 제1하드마스크(32)를 증착한 후 지지구조(41)를 형성할 패턴에 따라 상기 제1희생층(31)을 식각하여 비아홀(33)을 형성한다.Referring to FIG. 5A, similarly to FIG. 3A, after the insulating layer 12 is deposited, a connection conductor 13 made of metal such as copper is deposited by sputtering and formed by a metal etching method. Next, after the first sacrificial layer 31 and the first hard mask 32 are deposited, the first sacrificial layer 31 is etched according to a pattern to form the support structure 41. To form.
다음으로, 도 5b를 참조하면, 상기 지지구조(41)을 형성하기 위하여 상기 비아홀(33)을 포함하는 제1하드마스크(32) 상에 SiO2나 SiNx 등의 물질을 증착한다.Next, referring to FIG. 5B, a material such as SiO 2 or SiNx is deposited on the first hard mask 32 including the via hole 33 to form the support structure 41.
그 후, 상기 제1연결도전선(14)과 상기 접속도전선(13)과의 연결을 위해서 상기 지지구조(41)를 식각하여 연결홀(42)을 형성하고, 계속해서, 상기 제1연결도전선(14)과 상기 하부도전선(15)을 형성하기 위해 구리 등의 금속 물질을 스퍼터링에 의해 증착하게 된다.Thereafter, the support structure 41 is etched to form a connection hole 42 to connect the first connection conductor 14 and the connection conductor 13, and then the first connection In order to form the conductive line 14 and the lower conductive line 15, a metal material such as copper is deposited by sputtering.
이 후의 공정은 상기 도 3c 내지 도 3f에서 설명한 공정과 동일하다.Subsequent processes are the same as those described with reference to FIGS. 3C to 3F.
상기한 본 발명에 따른 집적 3차원 솔레노이드 인덕터의 제조에 있어, 포토리쏘그래피, 박막 증착 등의 모든 공정은 저온(120℃ 이하)에서 수행된다.In the manufacturing of the integrated three-dimensional solenoid inductor according to the present invention, all processes such as photolithography, thin film deposition, etc. are performed at low temperature (120 ° C. or less).
본 발명에 따른 솔레노이드 인덕터의 경우 권선의 회전수가 길어질 경우 면적을 많이 차지할 우려가 있는데, 이를 보안하기 위한 방법으로 도 6과 같이 적어도 두 개 이상의 솔레노이드 인덕터를 연결한 구조를 형성하여 인덕터 면적을 최소화하는 것이 가능하다.In the case of the solenoid inductor according to the present invention, when the number of turns of the winding is increased, there is a concern that it occupies a lot of area. It is possible.
또한, 도 6 내지 도 8과 같이 환형이나 사각형 형태의 인덕터 구조도 가능하며, 동일한 원리를 적용할 수 있는 형태라면 어느 것이라도 무관하다.In addition, as shown in FIGS. 6 to 8, an inductor structure having an annular shape or a rectangular shape may be used, and any form may be applied as long as the same principle can be applied.
상술한 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 설명 및 도시되었으나, 당업자라면 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 다양하게 변형 실시 할 수 있음을 알 수 있을 것이다.Although the present invention has been described and illustrated with reference to the preferred embodiments as described above, those skilled in the art will recognize that various modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
상기한 본 발명에 따르면 솔레노이드 인덕터를 모놀리식 방식으로 제작함으로써, 종래의 기술로는 제조가 어려웠던 3차원 구조의 솔레노이드 인덕터를 두개의 에어갭을 갖는 브릿지 형태의 공중에 부양된 3차원 구조의 솔레노이드 인덕터 적용으로 간단한 공정에 의해서 제조할 수 있기 때문에, 생산 원가의 절감과 생산성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention described above, by manufacturing a solenoid inductor in a monolithic manner, a three-dimensional solenoid of a three-dimensional solenoid inductor, which was difficult to manufacture in the prior art, has a three-dimensional solenoid suspended in the air in the form of a bridge having two air gaps. Since the inductor can be manufactured by a simple process, it is possible to reduce production costs and improve productivity.
또한, 포토리쏘그래피, 박막 증착 등의 모든 공정이 저온(120℃ 이하)에서 이루어지므로, 일반 집적회로 공정과 높은 호환성을 갖는다.In addition, since all processes such as photolithography and thin film deposition are performed at a low temperature (120 ° C. or less), they are highly compatible with general integrated circuit processes.
더욱, 본 발명에 의한 구조를 적용하여, 고성능 3차원 인덕터를 실리콘 기판 위에 구현하면 주파수 범위가 1~2Hz 영역의 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier; LNA), 믹서(Mixer) 등의 개인 휴대 통신 시스템용 실리콘 RF IC의 구현이 가능해지고, 나아가 같은 칩 내에 디지털 IC, 아날로그 IC, RF IC를 집적화하는 것이 가능하다.Further, by applying the structure according to the present invention, if a high performance three-dimensional inductor is implemented on a silicon substrate, the low noise amplifier (LNA), mixer (Mixer) and the like in the frequency range of 1 ~ 2Hz range for personal portable communication system Silicon RF ICs can be implemented, and furthermore, it is possible to integrate digital ICs, analog ICs, and RF ICs in the same chip.
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